План заняття. 1 страница

Тема: ВІДНОВЛЮВАНІ ЕНЕРГОРЕСУРСИ У СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ.

Лекція №9.

1. Сонячна енергія.

2. Енергія вітру.

3. Геотермальна енергія.

4. Біоенергетичні установки.

Література: Б.Х.Драганов., О.Ф.Буляндра., А.В.Міщенко. “Теплоенергетичні установки і системи в сільському господарстві”. К.: “Урожай”., 1995р.

1. СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ.

1.1. СОНЯЧНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ.

У результаті термоядерних реакцій Сонце виділяє енергію. Потік її становить 3,8-10²⁶ Вт, з яких близько 1,7-10¹⁷ Вт досягає Землі. Приблизно 7 % загальної сонячної радіації припадає на ультрафіолетове випромінювання, 47,3 знаходиться у спектрі видимого світла і 45,7 припадає на спектр інфрачервоного і теплового випромінювання.

Позаатмосферне сонячне випромінювання складає 1353 Вт/м². Це абсолютне значення сонячної сталої протягом року змінюється на ±3,4 % у зв'язку із зміною відстані від Землі до Сонця.

У шарах атмосфери відбувається поглинання і розсіювання сонячного випромінювання. Поглинання зумовлене вмістом в атмосфері водяної пари, діоксиду вуглецю тощо. Розсіювання спричиняється молекулами та аерозолями.

Аерозольне розсіювання залежить від кількості та розміру частинок пилу, завислого в атмосфері. Внаслідок цих процесів до земної поверхні доходить лише частина енергії, що надходить поза атмосферою. Крім того, кількість випромінювання, що одержується на Землі, залежить від висоти над рівнем моря і положення Сонця на небесній півсфері відносно точки спостереження. На середніх широтах за ясної погоди густина потоку випромінювання, одержуваного поверхнею, розміщеною перпендикулярно сонячним променям, у межах ±4 год від полудня, становить у середньому 70 % сонячної сталої (0,9...1,0 кВт/м²).

Сонячне випромінювання, що досягає земної поверхні, складається з прямої та розсіяної (дифузійної) радіації.

Сума прямої та розсіяної радіації,, тобто повне сонячне випромінювання, одержане горизонтальною поверхнею, називають інсоляцією.

Пряма сонячна радіація Is дорівнює потоку випромінювання, що надходить безпосередньо від сонячного диску і вимірюється у площині, перпендикулярній сонячному променю. Розсіяна радіація I_D надходить на землю від абсолютної частини небесної півсфери, зазнаючи розсіювання при проходженні через атмосферу.

Сумарна радіація становить:

I=I_D +Is sin α,

де α — висота Сонця над горизонтом.

Сонячна енергія, що надходить, може бути вивчена двома методами. Перший включає в себе виміри, котрі здійснюються мережею метеостанцій або виконуються індивідуально при розв'язанні конкретних наукових або практичних завдань. Другий метод грунтується на використанні фізичних формул.

Для оцінки сумарної сонячної радіації можна користуватися формулою Ангстрема:

I=Ім. (9.1)

деI_м—середня добова за місяць (місячна) сума сумарної сонячної радіації на поверхні землі (для даної місцевості) для умов безхмарного неба; S і S_o — дійсна і можлива тривалість сонячного сяйва для даної широти місця; а' і b' —- емпіричні коефіцієнти.

Цією формулою незручно користуватися через складнощі визначення ступеня хмарності дня, котра, як правило, змінна. Блек видозмінив формулу (9.1) вводячи до рівняння густину позаатмосферної сонячної радіації:

I= ( 9.2)

деĪ_o—густина потоку позаатмосферної сонячної радіації;

а і b — емпіричні коефіцієнти.

При проектуванні систем використання сонячної енергії необхідно знати не лише повну інсоляцію, а також яку її частку складають пряме та дифузійне випромінювання. Для цього користуються параметром, який називають місячним показником частоти небесної півсфери kт:

k_т=

де Ī_h— середньомісячне добове повне випромінювання горизонтальної поверхні, кДж/м²·добу); Ī_o—позаатмосферна добова інсоляція горизонтальної поверхні, кДж/(м²·добу).

Відношення середньомісячного (дифузійного) добового випромінювання Ī_Dh до середньомісячного добового повного випромінюванняĪ_h залежить від показника k_т:

Вивчення внутрімісячної структури сонячної радіації і передусім режиму повторюваності її добових сум дозволили одержати імовірнісну оцінку. Для абсолютної більшості по регіонів України імовірнісні характеристики сонячної радіації і тривалості сонячного сяйва визначені.

Сонячну радіацію вимірюють піргеліометрами, пірометрами, соляриметрами та актинометрами. Останні два прилади за типом відносять до пірометрів.

Піргеліометр оснащений датчиком для вимірювання густини потоку сонячної радіації при перпендикулярному падінні променів. Застосовують піргеліометри конструкцій Ангстрема, Аббата, із срібним диском.

Принцип дії більшості піранометрів ґрунтується на вимірюванні різниці температур чорних (що поглинають випромінювання) і білих (що відбивають випромінювання) поверхонь за допомогою термоелементів. Останні компенсують коливання температури навколишнього середовища і подають сигнали (вимірювані у мілівольтах), які легко зареєструвати, записати і проінтегрувати у часі.

Піранометром вимірюють інтегральну півсферичну сонячну (пряму і розсіяну) радіацію, опромінювану, горизонтальну поверхню (для цього прилад спрямовується перпендикулярно до сонячних променів). При вимірюванні потоку розсіяної радіації прилад захищають екраном.

На кафедрі теплоенергетики НАУ (Національного аграрного університету) розроблені радіометри (вид пірометрів) для оцінки інтенсивності сонячного випромінювання при наявності концентраторів сонячних променів.

1.2. СИСТЕМИ СОНЯЧНОГО ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯ.

КЛАСИФІКАЦІЯ СИСТЕМ.

Нині способи застосування енергії сонячного випромінювання досягли високої технологічної досконалості та ефективності.

Способи утилізації сонячної енергії поділяють на дві основні групи: пряме використання сонячної радіації і непряме, через її вторинний прояв, у вигляді енергії вітру, енергетичних запасів біомаси рослин тощо.

Пряме використання сонячної енергії, в свою чергу, поділяють на теплове, фото- і термоелектричне перетворення сонячної радіації, тобто одержання теплової і електричної енергії при впливі сонячного випромінювання на різного роду спеціальні пристрої. Найширше застосування, в тому числі в агропромисловому комплексі, знаходить спосіб перетворення сонячної енергії у теплову.

Системи, що використовують сонячну енергію для вироблення теплоти і холоду, поділяють за такими ознаками:

будовою — пасивні та активні;

призначенням — системи гарячого водопостачання; опалення, холодопостачання; комбіновані — системи теплопостачання (опалення і гаряче водопостачання), теплохолодопостачання (опалення, гаряче водо- і холодопостачання); сушіння; опріснювання води тощо;

часом роботи протягом року — сезонні та цілорічні;

ступенем охоплення споживачів — індивідуальні, групові, централізовані;

часом акумулювання енергії— без акумулятора, із короткостроковим акумулюванням (1...2 діб), із довгостроковим (сезонним) акумулюванням;

характером руху теплоносія у процесі нагріву — без циркуляції, із природною або примусовою циркуляцією;

режимом відбору теплоти — з постійною або змінною температурою теплоносія; наявністю дублюючого джерела — із дублером, без дублера (автономні);

ступенем автоматизації системи — напівавтоматизовані з частковою, комплексною або повною автоматизацією;

кількістю контурів— одно-, дво- і багатоконтурні.

Кожна із систем тепло- та холодопостачання складається, як правило, з трьох основних елементів: приймача сонячного випромінювання (колектора), сховища теплоти (акумулятора) і системи розподілу теплоти.

Фотоелектричні перетворювачі сонячної енергії за своєю фізичною природою відносять до обладнання, що здійснює пряму трансформацію сонячної радіації в електричну енергію без проміжних стадій. Ці системи поділяють на наземні та космічні.

1.3. ПАСИВНІ СИСТЕМИ СОНЯЧНОГО ОПАЛЕННЯ.

Пасивна система сонячного опалення відзначається простотою передусім з точки зору конструктивного вирішення і досить високою ефективністю, що здатна забезпечити в умовах України до 60 % навантаження опалювальної споруди.

Будівлю із пасивним використанням теплоти сонячної радіації можна визначити як побудовану згідно із кліматичними процесами даної місцевості, опалювальну природним шляхом безпосередньо через будівельні елементи, в якій максимально використовується енергія сонячного випромінювання для створення мікроклімату у приміщенні, що задовольняє вимоги норм проектування.

Пасивні геліосистеми умовно поділяють на відкриті та закриті.

У відкритих системах сонячне проміння проникає в опалюване приміщення через віконні прорізи (звичайно збільшених розмірів) і нагріває будівельні конструкції приміщення. Останні при цьому стають приймачами і акумуляторами теплоти.

Такі системи дуже прості, проте мають недоліки, а саме: нестійкість теплового режиму; за сильної інсоляції створюється некомфортний стан у приміщенні; необхідність використання додаткової нагрівної системи.

У закритих системах потік сонячної радіації безпосередньо у приміщення не проникає, а поглинається приймачами сонячної радіації, що з'єднані із зовнішніми огороджуючими конструкціями. Така система виконує як функції основного конструктивного призначення (елементи споруди), так і функції сприйняття, акумулювання і транспортування теплоти.

Теплосприймальна конструкція, як правило, є й акумулятором теплоти.

Схема споруди з відкритою системою опалення зображена на рис. 9.1. У приміщенні такої будівлі висока нерівномірність добових температур. При відсутності інсоляції має місце різке охолодження внутрішнього об'єму приміщення.

Рисунок 9.1. Схема будинку з відкритою сонячною системою опалення.

Схема закритої пасивної системи без циркуляції теплоносія (за проектом А. Е. Моргана) наведена на рис. 9.2. У денний час потік сонячної радіації нагріває масивну стіну споруди, яка уночі віддає свою теплоту у внутрішній об'єм. Через відсутність циркуляції повітря у приміщенні (або недостатню циркуляцію) внутрішнє повітря у приміщенні прогрівається нерівномірно: біля стіни теплоприймача повітря має найбільшу температуру; при віддаленні від стіни його температура істотно падає.

		а – без екрана; б – із тепло приймальним екраном;   1 – скління; 2 – стіна будинку; 3 – циркуляційний канал; 4 – теплоприймальний канал.

Рисунок 9.2. Схема будинку із закритою системою сонячного опалення без циркуляції теплоносія.

Аналогічною попередній є схема пасивного використання теплоти сонячної радіації для опалення, що запроектована Г. Хеєм. Як теплосприймальний елемент служить металічна покришка, на якій лежать великі чорні мати, наповнені водою.

Вдень мати з водою відкриті для нагріву сонячним промінням. На ніч мати закриваються ізолювальними панелями за допомогою автоматичного пристрою, що реагує на сигнал реостата. Тому теплота, акумульована матами, передається в основному вниз, тобто у приміщення. Система Г. Хея найефективніше працює у широтах між 45 ° південної широти і 45° північної широти, де сонце перебуває високо на небі і де зими помірні, а низькі температури бувають рідко.

Прикладом пасивної закритої системи з циркуляцією теплоносія через теплосприймальну стіну може бути система, котра наведена на рис. 9.3 (сонячний будинок Ф. Тромба і Дж. Мішеля). Роль поглинача і акумулятора теплоти сонячної радіації відіграє обернена на південь масивна бетонна стіна будівлі, що пофарбована у темний колір і відокремлена від зовнішнього повітря одинарним, подвійним або потрійним заскленням. У верхній та нижній частинах стіни є канали для циркуляції теплоносія (повітря приміщення).

Рисунок 9.3. Схема будинку із закритою геліосистемою Тромба-Мішеля.

Під дією сонячного випромінювання повітря, що знаходиться у прошарку між стіною і світлопроникним огородженням, нагрівається і надходить через верхні канали у приміщення. Це повітря заміщує прохолодне, що потрапляє із приміщення через нижні канали. Тим самим, забезпечується природна циркуляція повітря, що забезпечує більш рівномірну температуру у приміщенні. Вночіакумульованастінкою теплота передається приміщенню.

У жаркий період стіна Тромба — Мішеля є джерелом додаткової теплоти, що створює некомфортний стан для тих, хто перебуває у приміщенні. Тому доцільно на зовнішній поверхні стіни розміщувати теплову ізоляцію, а у міжскляному просторі — теплосприймальний екран з матеріалу із високою теплопровідністю, через який теплота буде вільно передаватися у простір між екраном і стіною. Теплосприймальний екран нагрівається до температури 100...120 °С і внаслідок цього природна конвекція повітря стає інтенсивною. Теплові втрати при цьому зводяться до мінімуму. У жаркий період теплова ізоляція на зовнішній поверхні стіни запобігає додатковому нагріванню приміщень.

Інтенсивний рух повітря біля підлоги приміщення і особливо поблизу каналу і стіни спричиняє дискомфортний стан у людей і може позначитись на їх здоров'ї. Тому перед вихідним отвором доцільно встановити захисний екран.

Заслуговує на увагу пропозиція Д. Шахурди. Простір між світлопроникним огородженням і стіною рекомендується виконати досить великим, щоб використати його для вирощування рослин. Стекла вкриті тонкою мембраною, у якої коефіцієнт пропускання сонячного проміння змінюється залежно від температури. За низької температури мембрана пропускає близько 95 % сонячної радіації, якщо остання падає на неї під прямим кутом. У теплому стані вона малопрозора. У результаті досягається великий процент пропускання сонячної теплоти у теплицю в сонячну, але холодну погоду, і значне зниження надходження сонячної теплоти у літню спеку.

а – акумулятор у грунті; б – акумулятор в об’ємі будівлі; 1 – теплоприймальний екран; 2 – вентилятор; 3 – стіна; 4,5 – вхідний і вихідний канали

Досвід експлуатації споруд із системою опалення Тромба-Мішеля засвідчив, що приплив теплоти від сонячної радіації на південну і східну стіни у ясний день може покрити добові теплові втрати споруди. Пасивні геліонагрівники в основному компенсують теплові втрати споруди. Проте для цього необхідна достатня кількість ясних днів в опалювальний період. Практично пасивна система опалювання стає рентабельною за умови, що кількість ясних днів становить не менше 60...70 % загальної кількості днів опалювального періоду. У напів’ясні дні ефективність пасивної системи знижується на 50...60 % відносно номінальної, тобто в ясні дні, і внаслідок цього внесок системи у баланс енергозбереження незначний. У цьому випадку підтримання потрібного мікроклімату забезпечується або за допомогою традиційного джерела опалення (наприклад, електрокотельні), або акумулятора теплоти.

Рисунок 9.4. Розміщення акумуляторів у закритій сонячній системі опалення.

Акумулювання теплоти значно підвищує ефективність і надійність пасивної системи. Акумулятори розміщують або у грунті (рис. 9.4, а), або в об'ємі споруди (9.4, б). У першому випадку потрібна наявність вентилятора для транспортування повітря. Розміщення акумулятора в об'ємі споруди дає більший ефект, оскільки у даному випадку теплота не втрачається у навколишнє середовище. Проте такий акумулятор погано вписується у споруду.

1.4. ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ АКТИВНИХ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО ТЕПЛО- І ХОЛОДОПОСТАЧАННЯ

Основними компонентами активних систем сонячного тепло- та холодопостачання є нагрівник (колектор, геліоколектор) і акумулятор. До елементів активної сонячної системи відносять також теплообмінник, механізми для циркуляції теплоносія (передача теплоти безпосередньо від геліоколектора до споживача або передбачені проміжні ланки, а саме—акумулятор, теплообмінник), додаткове джерело теплоти, автоматичні пристрої і регулятори.

Сонячний колектор служить для перетворення сонячного випромінювання у теплову енергію.

Всі сонячні колектори мають загальну деталь — поглинач теплоти, яка може відводитись від колектора.

1 – корпус; 2 – пластина-теплоприймач; 3 – скло; 4 – теплоізоляція; 5 – основа корпуса; 6 – теплоносій; 7 – підведення і відведення теплоносія.

За видом теплоносія колектори поділяють на рідинні, що їх часто називають сонячними водонагрівниками, і повітряні; за температурою нагрівання—низькотемпературні (до 100 °С), середньо- (до 200 °С) і високотемпературні (до 3500 °С). Для збільшення інтенсивності сонячної енергії, що надходить і. отже, температури нагріву теплоносія застосовують концентратори різних типів. В агропромисловому комплексі застосовують колектори з низькотемпературним тееплоносієм, тобто такі, що працюють без концентраторів. Такі колектори називають плоскими. Кращі теплотехнічні показники мають рідинні проточні канали із поглиначем у вигляді плоскої панелі з каналами. Схема сонячного колектора наведена на рис. 9.5. Він складається із таких елементів: пластини—теплообмінника 2, труб або каналів, в яких циркулює теплоносій 6 і які знаходяться у контакті з поглинальною пластиною: прозорого покриття 3, виготовленого із одного чи двох шарів скла або пластмаси; корпусу 1 із теплоізоляцією 4.

Рисунок 9.5. Схема сонячного колектора.

У колекторі сонячне випромінювання, що падає, перетворюється у теплоту, яка відводиться теплоносієм (вода, антифриз, повітря), що протікає по каналах. Прозора ізоляція знижує втрати теплоти від поглинальної панелі, внаслідок чого зростає теплопродуктивність колектора. При використанні подвійного засклення зменшуються і густина потоку випромінювання, яке падає на поглинальну панель.

Теплова ізоляція 4 знижує втрати теплоти у навколишнє середовище через днище колектора та його бокові грані.

Плоскі колектори використовують для опалення і гарячого водопостачання жилих та громадських будівель, для переробки (сушіння) і зберігання (у системах сонячного холодопостачання) продуктів і у різних технологічних процесах, що вимагають невисоких (до 100 °С) температур.

Сонячні колектори розміщують з урахуванням типу забудови ландшафту і можливостей будівельного майданчика. Для гарячого водопостачання тваринницьких ферм, комплексів або опалення споруд колектори рекомендується встановлювати на даху або на майданчику поряд із фермою (спорудою). При розташуванні на даху колектори розміщують на опорах. Відстань від даху споруди до колекторів має бути достатньою для можливого ремонту даху.

Сонячні колектори слід орієнтувати на південь із відхиленням на схід до 20° і на захід — до 20°.

Кут нахилу сонячних колекторів до горизонту приймають залежно від періоду роботи установки: при цілорічній експлуатації він дорівнює широті місцевості; при роботі влітку— широті місцевості плюс 15°.

У пристроях для гарячого водопостачання і опалення застосовують рідинні акумулятори.

Магістральні трубопроводи установок сонячного гарячого водопостачання і опалення для систем із природною циркуляцією теплоносія розміщують із нахилом не менше 0,01; для системи із насосною циркуляцією теплоносія— із нахилом не менше 0,002.

Характеристиками колектора є такі показники: коефіцієнт ефективності F′, який залежить від ступеня нерівномірності температурного поля у поперечному перерізі панелі, тобто характеризує ефективність перенесення сонячного випромінювання, що поглинається до потоку теплоносія у трубах або каналах. Значення цього коефіцієнта головним чином залежить від конструкції поглинальної панелі;

оптичний коефіцієнт корисної дії η_о дорівнює добутку пропускної здатності прозорої ізоляції на поглинальну здатність поглинальної панелі у сонячному спектрі. При одинарному заскленні η_о не перевищує значення 0,8. У добре запроектованому колекторі коефіцієнт F′ досягає значень 0,92...0,99;

коефіцієнт теплопередачі k через прозоре покриття залежить від кількості прозорих покриттів, відстані між ними, а також від відстані між внутрішнім склом та поглинальною панеллю, ступеня чорноти панелі у довгохвильовій частині спектра, від швидкості вітру. Прозора ізоляція значно зменшує залежність k від швидкості вітру.

Характеристикою колектора є максимальна температура t , до якої нагрівається поглинальна панель, якщо від колектора не відводити теплоту. Значення t визначають із рівняння:

t =t_o + (9.9)

де t_o — температура зовнішнього повітря, °С; q— поверхнева густина потоку сумарної (прямої та дифузної) сонячної радіації у площині колектора, Вт/м².

Важливою характеристикою колектора є його ККД, який дорівнює відношенню теплопродуктивності колектора до падаючого потоку сонячної радіації, визначається із рівняння:

η=F′η_o-F′k (9.10)

де t_ж — середня температура теплоносія у колекторі, °С.

Ефективність сонячного колектора можна збільшити, застосовуючи селективні покриття, що забезпечують високу поглинальну здатність по відношенню до сонячного випромінювання і низьку випромінювальну здатність. Це можливо оскільки поглинання відбувається у короткохвильовій, а випромінювання — у довгохвильовій областях спектра. Найпоширеніші покриття типу «чорний нікель», що наносять на панель електрохімічним способом.

Підвищення ефективності колектора досягається також застосуванням стекол із селективним покриттям. Скло, вкрите двоокисом олова, дещо гірше пропускає сонячне проміння у певній області спектра (0,3...2,5 мкм), але майже повністю відбиває довгохвильові промені., знижуючи тим самим втрати теплоти.

Для збільшення пропускної здатності прозорого огородження його виконують іноді опуклим, гофрованим або пірамідальним. З метою зниження вартості як прозоре огородження використовують полімерні плівки.

Для підвищення поглинальної здатності застосовують гофровані, стільникові або оребрені поверхні, які організують «пастки» для сонячного проміння. У таких поверхнях відбувається багаторазове переломлення променів і, отже, більше використання променистого потоку.

Зменшення теплових втрат досягається шляхом забезпечення теплоізоляції корпусу колектора.

Протягом останнього часу з метою зниження втрат і економії металу почали випускати геліоколектори із полімерних матеріалів.

Найефективніші — листотрубні пластмасові колектори, розмір ребер між трубами яких не більше 0,4 діаметра труб.

На практиці застосовують матрацні колектори з чорної поліетиленової плівки,їх розміщують на південних схилах дахів або на землі. Колектори із чорної плівки можуть мати рукавоподібну форму. Через такий рукав діаметром 1,2...2 м нагріте повітря вентилятором подають до споживача (для сушіння сіна і з іншими цілями).

Існують також колектори, будова яких дозволяє збільшити інтенсивність сонячної енергії, що надходить. У таких колекторах між джерелом і приймачем випромінювання встановлено оптичний пристрій — концентратор. Завдяки цьому збільшується густина променистого потоку, що падає на теплосприймальну поверхню, порівняно із плоским колектором без концентратора.

Числове значення цього збільшення називають ступенем концентрації.

Концентратори поділяють на рефракторні та рефлекторні.

До рефракторних концентраторів відносять опуклі лінзи Френеля та призми. Найпростіші концентратори мають вигляд тригранної призми, передня грань якої є приймачем, задня — відбивачем, а бокова — виходом випромінювання.

Принцип роботи такого концентратора полягає у повному внутрішньому відбитті променів до потрапляння на бокову грань.

Рефлекторні відбивачі являють собою дзеркала, поверхня яких утворена обертанням або переміщенням кривої відносно осі. У системах сонячного теплопостачання застосовують плоскі або параболоциліндричні відбивачі, так звані фокліни.

Важливим елементом активної системи сонячного теплопостачання є акумулятор теплоти. Необхідність акумулювання енергії пояснюється невідповідністю графіків навантаження теплоспоживання із періодичністю надходження сонячної радіації протягом дня, місяця, року.

Акумулювання теплоти можливе на основі використання теплоємкості речовини без зміни агрегатного стану (теплоємкісні акумулятори): води, водних розчинів солей, каміння, грунту. Друга група акумуляторів грунтується на використанні прихованої теплоти фазового переходу: гідратів неорганічних солей, парафінів.

У першій групі відбуваються циклічний або одночасний нагрів і охолодження акумулюючої речовини за рахунок сонячної енергії безпосередньо теплоносієм або через теплообмінник.

Для акумуляторів із короткостроковим акумулюванням як теплоносій найчастіше використовують воду чи повітря.

На практиці застосовують водяні баки-акумулятори (металічні та залізобетонні місткості). Для наших широт рекомендований об'єм акумулятора становить 70...90 л на 1 м² геліоприймача у системах гарячого водопостачання.

Резервуар для води може бути виконаний у вигляді ями у грунті. По дну і бокових сторонах ями вкладають тепло і гідроізоляцію. Поверхню води захищають теплоізолюючою плаваючою кришкою.

У повітряних системах теплопостачання як акумулюючий матеріал найчастіше застосовують гальку. Об'єм акумулятора визначається з розрахунку 50...150 кг каміння на 1 м² геліоприймача.

Для акумулювання теплоти можуть бути використані водоносні горизонти. Найзручніші у цьому відношенні природно обмежені по периферії «водяні лінзи», оскільки у даному випадку відсутні тепловтрати із витіканням води. Для зменшення втрат теплої води із водоносного шару воду слід відкачувати із напірної сторони водоносного горизонту і повертати воду із низької сторони.

Акумулятори, що використовують теплоту фазового переходу, мають велику об'ємну енергоємність і постійну робочу температуру. Вони мають ряд недоліків: корозійноактивні; їх вартість висока; з часом їх активність деградує.

Принцип акумулювання теплоти полягає у тому, що акумулюючий матеріал нагромаджує значну кількість теплоти при переході із твердого стану у рідкий і віддає нагромаджену теплоту при твердненні. Найчастіше використовують глауберову сіль.

Трубчастий вакуумований колектор має порівняно із плоским більш високий ККД (0,3...0,5). У них досягаються більш високі температури теплоносіїв, проте їх вартість вища.

Зменшення теплових втрат у вакуумованому колекторі досягається застосуванням селективного поглинального покриття на поверхні приймача і глибокого вакууму у просторі, де знаходиться приймач. При вакуумуванні внутрішнього простору оболонки до тиску р≤10^-1. Па перенесення теплоти нехтувано мале, що веде до зменшення втрат теплоти.

Із технологічних міркувань у цих колекторах як оболонки застосовують циліндричні труби із скла. Тому їх називають. сонячними трубчастими вакуумованими колекторами (СТВК).

Схеми вакуумованих колекторів наведені на рис. 9.6.

Рисунок 9.6. Схема вакуумних колекторів.

1 – колба; 2 – перегородка; 3 – муфта; 4 – гідравлічний колектор.

Зовнішній діаметр колекторів становить 6,5...102 мм, довжина—2,05...2,4 м. Виготовляють також колектори із скляною трубою діаметром 300мм і довжиною до 8 м.

1.5. СХЕМИ СИСТЕМ СОНЯЧНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ.

Принципова двоконтурна схема сонячного теплопостачання наведена на рис. 9.7.

Дата добавления: 2014-12-25